【正文】 年產(chǎn) 10 萬噸高級彩印新聞紙造紙車間工藝初步設(shè)計 第 1 頁 共 60 頁 前 言 作為生活中不可缺少的日常用品，紙在人類文化、科學(xué)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)和商業(yè)中發(fā)揮了極其重要的作用。 中國目前的制造業(yè)既處于工業(yè)化時代，又處于信息化時代。社會對紙張的需求具有工業(yè)化時代的特征，即需求有各種信息傳播與擴散，需要有大量紙張作為傳播的介質(zhì)，但又不同于西方歷史上的工業(yè)化時代，因為傳播信息又有了電子媒體、電視和廣播等更先進的手段，不完全依賴紙張。但作為商品的包裝材料，現(xiàn)代社會對包裝紙板的要求更擴大了，對紙張的要求因為經(jīng)濟發(fā)展的全球化，使商品的流通更擴大到國際間，對包裝紙板的要求，不僅數(shù)量擴大，還對強 度和外觀有更高的要求。這就是現(xiàn)今中國造紙工業(yè)面臨的大量社會的需求，也是目前中國造紙工業(yè)發(fā)展的巨大推動力，也是目前中國造紙工業(yè)能以兩位數(shù)的百分率增長的主要原因。 隨著印刷技術(shù)的發(fā)展以及人民生活水平的日益豐富和不斷提高，對印刷出版用紙的要求越來越高。作為出版印刷用紙的重要構(gòu)成部分的新聞紙，供應(yīng)商也在千方百計地尋求提高質(zhì)量的途徑，以適應(yīng)社會發(fā)展的需要。隨著亞洲經(jīng)濟的復(fù)蘇，亞洲新聞紙消費量再度上升。我國國內(nèi)報紙每日銷售總量在全球范圍內(nèi)排在第四名。據(jù)中國造紙協(xié)會綜合信息調(diào)查， 2022 年我國紙及紙板生產(chǎn) 約 6500 萬噸， 較上年 5600 萬噸增長 %。從市場需求來看，新聞紙的供需之間仍有較大差距，尤其是高檔新聞紙每年要靠大量進口來滿足市場的需要 [1]。 據(jù)專家預(yù)測，隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，未來幾年我 國新聞紙的社會需求將保持 10%以上，尤其是高檔新聞紙。特別是我國舉辦的 2022 年奧運會和 2022 年上海世博會，將進一步刺激國內(nèi)新聞紙的消費增長。若按 10%的增長速度來計算， 2022 年我國新聞紙的消費量將達到 454 萬噸， 2022 年將達到 550 萬噸 [2]。因此，我國新聞紙市場需求強勁，發(fā)展?jié)摿薮蟆? 年產(chǎn) 10 萬噸高級彩印新聞紙造紙車間工藝初步設(shè)計 第 2 頁 共 60 頁 1 總論 課題來源 本課題來源于《長沙理工大學(xué) 2022 屆畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書》。 設(shè)計規(guī)模與品種 設(shè)計規(guī)模 年產(chǎn) 10 萬噸高級彩印新聞紙。 設(shè)計品種及質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 表 11 高級彩印新聞紙質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 指標(biāo)名稱 單位 優(yōu)等（ A） 一等（ B） 定量 g/m2 （ ； ）177。 （ ； ）177。 亮度 % (ISO) （ 58； 60； 62）177。 （ 58； 60； 62）177。 橫向撕裂指數(shù) 不小于 抗張指數(shù)（卷筒縱 向）不小于 不透明度 不小于 % 平滑度（正反平均）不小于 S 40 25 交貨水分 % 177。 塵埃度 不多于 其中 大于 個 /m2 40 4 不許有 80 8 不許有 卷筒接頭不多于 個 /卷 0 1 色調(diào)參考值 L ≥ A 0177。 B ＜ 10 定量為 48g/m2 高級彩印新聞紙，對其質(zhì)量不僅要達到普通新聞紙的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，而且對白度等還有更高的要求。 新聞 紙技術(shù)要求有：紙上不應(yīng)有洞眼、裂口、褶子、疙瘩、汽斑等影響外觀的缺陷；同批紙白度差不大于 3%；復(fù)卷應(yīng)緊密，全幅松緊一致，端面應(yīng)平整；紙卷內(nèi)不得卷入 年產(chǎn) 10 萬噸高級彩印新聞紙造紙車間工藝初步設(shè)計 第 3 頁 共 60 頁 碎紙或紙條，接頭處應(yīng)用有色紙條在端部加以標(biāo)志；卷筒紙在印刷中不應(yīng)掉粉掉毛等。高級彩印新聞紙的具體質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)見表 11[2]。 設(shè)計范圍 本設(shè)計包括打漿、 抄造、完成工段的 工藝初步 設(shè)計。 具體 內(nèi)容 有： 設(shè)計方案的確定、工藝計算、設(shè)備選型及計算、車間布置、技術(shù)經(jīng)濟與概算、編寫設(shè)計說明書，并畫出工藝流程圖和車間布置圖。 設(shè)計指導(dǎo)思想和基本原則 本設(shè)計中所選的設(shè)備 、生產(chǎn)工藝和技術(shù)數(shù)據(jù)力求于穩(wěn)妥、先進、可靠。積極采用經(jīng)過生產(chǎn)證明行之有效的工藝流程、新設(shè)備和新材料。所選用的設(shè)備要均一，使整個系統(tǒng)處于平衡。 從原材料方面考慮，因為我們的國家的資源還比較緊缺，特別是木材現(xiàn)在還很緊張，所以在設(shè)計過程中應(yīng)盡可能考慮廢紙脫墨漿，以解決資源緊張問題。設(shè)計的工藝流程要在保證質(zhì)量的前提下盡量簡化，減少各種流失，提高產(chǎn)量，減低能耗。 在設(shè)計中所采用的流程及設(shè)備，在生產(chǎn)上應(yīng)適應(yīng)多種原料及品種，在成熟合理的基礎(chǔ)上，考慮節(jié)能以及必要的儀表，并考慮到今后增產(chǎn)的可能性。 在設(shè)計過程中，還要考慮到設(shè) 備潛在能力，充分利用自然資源對全廠合理規(guī)劃，特別是運輸?shù)缆泛侠硪?guī)劃。 從環(huán)境方面考慮，進行白水回收，節(jié)能節(jié)資，降低成本。排放應(yīng)達到國家標(biāo)準(zhǔn)。 有完善的勞動保護措施，以保證安全生產(chǎn)。 年產(chǎn) 10 萬噸高級彩印新聞紙造紙車間工藝初步設(shè)計 第 4 頁 共 60 頁 2 工藝論證及流程設(shè)計 纖維原料的選擇與配比 要造出質(zhì)量好的 高級彩印新聞 紙，首先要做好纖維原料的選擇與配比。原料的種類可以影響紙張的伸縮性，半纖維素含量少、木素含量多、細胞壁較厚的長纖維所抄紙張尺寸穩(wěn)定性好，伸縮率較低 。短纖維所抄紙張伸縮率較大。紙張在干燥過程中纖維在紙張平面或厚度方向收縮，較長的纖維在 成形過程中纖維間撓合較多，干燥時纖維收縮產(chǎn)生移動，但平面內(nèi)位移較小，而短纖維收縮時，在紙平面產(chǎn)生的位移較大，所以長纖維抄造的紙伸長率小，再吸水時變形小，短纖維所抄紙變形較大。在相同打漿度下，對不同長度纖維，抄紙樣測試證明，纖維長短是影響紙張伸長率 的主要因素。 化學(xué)木漿纖維長 、 叩解度低、單根纖維強 度大；脫墨漿的主要特點是具有較高的抗張強度和較高的灰分，用于抄造新聞紙具有較高的不透明度和抗張強度，但白度較低；楊 木 APMP 的生產(chǎn)，無論是化學(xué)藥品消耗，還是能耗都較低，而且 APMP 漿的抗張強度與其它種類的化機漿相比也 有優(yōu)勢，最重要的是 APMP 漿有較高的白度，這能與廢紙脫墨漿互補 [3]。 為保證成紙尺寸的穩(wěn)定、掉毛掉粉少、吸油墨性 和各種印刷適性好， 降低生產(chǎn)成本，一般生產(chǎn)上用漂白 針葉木 化學(xué) 漿 （ NBKP） 、廢紙脫墨漿 （ DIP）和 楊木 APMP 漿 配抄 高級彩印新聞 紙。 本設(shè)計 采用 10%的 漂白 針葉木化學(xué) 漿 、 60%的廢紙脫墨漿和 30%的楊木 APMP 漿配抄高級彩印新聞紙。因為選用 速生闊葉木資源制得高得率漿和二次纖維配漿 不僅 可以緩解我 國木 材緊張局面，也能減少污染，保護環(huán)境 ，而且還能使紙頁在不添加增白劑的情況下也能達到白度要求。廢紙脫墨漿主 要是回收新聞紙再進行制漿，這些纖維特性已經(jīng)達到了新聞紙的指標(biāo) ，所以選廢紙脫墨漿為主要的配漿原料。為了使紙頁達到一定的物理強度，應(yīng)該在漿料中要添加一些長纖維，所以本設(shè)計在配漿時配取了 10%的漂白針葉木化學(xué)漿。 輔料的選擇 [4] 干強劑的選擇 不同種類的淀粉已被用于提高紙的強度。最初是天然淀粉，由于它們與纖維的親合 年產(chǎn) 10 萬噸高級彩印新聞紙造紙車間工藝初步設(shè)計 第 5 頁 共 60 頁 力低，因此增加排放廢水中的 BOD 負荷。陽離子淀粉的問世使這方面發(fā)生了巨大變化，它們的加入還可以改善一次留著率。因此，陽離子淀粉被普遍和大量采用。然而在工廠應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，由于現(xiàn)代造紙技術(shù) 較高程度的封閉循環(huán)和大量使用再生纖維所引起的惰性電解質(zhì)、細料及溶解的和膠體物質(zhì)的濃度增高，導(dǎo)致陽離子淀粉效率下降。 助留劑的選擇 在生產(chǎn)中采用 PAM 或者 雙組分助留系統(tǒng)即 CPAM 和陽離子淀粉作為助留劑 ， 其中，陽離子淀粉是季銨型，要求有較高的陽離子取代度，淀粉糊液具有較高的粘度和良好的穩(wěn)定性； CPAM 要求有較高的分子質(zhì)量和較低的電荷密度。 明礬和陽離子淀粉連續(xù) 加在配漿池中 ， PAM 加在 一段壓力篩 ，以不受任何剪切力。 填料的選擇 填料最好使用碳酸鈣，因為碳酸鈣可以充當(dāng)緩沖劑，紙機能夠很容易地 在 pH ～ 的 pH 值范圍內(nèi)運行。 染料的選擇 紙的染色 是指在紙漿或紙張中加入某些色料使紙能有選擇性地吸收可見光中的大部分光譜，不吸收并反射出所需要色澤的光譜。 新聞紙需要加入一定的染料來調(diào)節(jié)紙張的顏色。本設(shè)計采用的是連續(xù)地將品藍液加進配漿池。染料液的溶解和制備很重要，一般是用少量的水將染料調(diào)成糊狀，在充分?jǐn)嚢柘掠脽崴M行稀釋并過濾。溶解染料時不能直接通汽，避免局部高溫造成染料分解產(chǎn)生沉淀。 消泡劑的選擇 本設(shè)計選用的是 有機硅表面活性劑乳液消泡劑 ，將其連續(xù)地加入除氣槽中。 一 般有機化合物 ,如烴類、醚類、醇類及磷酸脂類鋪展系數(shù)較大 ,因此破壞作用很強 ,而抑泡作用較差。有機硅鋪展系數(shù)很小 ,單純的有機硅高分子如二甲基聚硅氧烷無消泡作用 ,但將其乳化后 ,表面張力迅速降低 ,使用很少量即能達到很強的消泡和抑泡作用 ,作為優(yōu)秀的消泡劑必須同時兼顧消泡、抑泡作用 ,因此有機硅型消泡劑在各類消泡劑中的綜合較果最好。 防腐劑的選擇 由于漿料中含有豐富的碳水化合物和蛋白質(zhì)等養(yǎng)料物質(zhì)，尤其在炎熱的季節(jié)，溫暖潮濕條件下細菌繁殖更為迅速。在紙料和白水流經(jīng)和各種設(shè)備和管路系統(tǒng)中，如不經(jīng)常停機清洗保持清潔 ，極易產(chǎn)生腐漿。這些腐漿不僅會使抄出的紙會有許多紙病，在抄造 年產(chǎn) 10 萬噸高級彩印新聞紙造紙車間工藝初步設(shè)計 第 6 頁 共 60 頁 過程中使紙頁斷頭，還會使聚脂網(wǎng)和毛毯使用壽命大大縮短。因此，必須在系統(tǒng)中加入少量合適的防腐劑，才能有效地抑制和消滅微生物。本設(shè)計在機外白水池中加入防腐劑劑。 打漿工藝 表 21 高級彩印新聞紙打漿工藝條件 漿種 濃度 (%) 游離度 （ ml） 濕重 (g) 已叩 NBKP ～ 280～ 350 ≥15 DIP ～ 70～ 120 ≥8 APMP ～ 100～ 150 由于本設(shè)計使用的 DIP 漿和楊木 APMP 漿是 直接從制漿車間送來打漿度已達到要求漿料，故不需要打漿。 NBKP 漿是使用的外購漿板，需要先碎漿，再打漿。本項目具體的打漿工藝條件見表 21。 供漿系統(tǒng) 經(jīng)過打漿和調(diào)料的紙料，一般還不能直接用來抄紙。要抄出勻度良好的紙頁，一般都需要把紙料稀釋成很稀的纖維懸浮液，以保證充分良好的分散，經(jīng)網(wǎng)部濾水后才能形成均勻的紙頁。同時，紙料中還含有一些雜質(zhì)，這些雜質(zhì)對成紙的質(zhì)量 、聚酯 網(wǎng)及設(shè)備的保養(yǎng)，以及紙機的操作都有影響。因此要求紙料在上網(wǎng)以前必須做相應(yīng)處理。 漿料混合 漿料的混合在配漿 池 中進行。由于生產(chǎn)原 料是 漂白化木漿 和 廢紙脫墨 漿 、楊木APMP 漿，還包含一部分損紙漿組成的。因此在通過流送系統(tǒng)把已制備好的漿料送往造紙機前，必須按正確的比例做好不同紙漿的配漿和混合。同時，在配漿池 中 加入少量 增白劑劑 ，可以有效的提高紙的白度。 漿料貯存 紙機的正常生產(chǎn)，要求連續(xù)不斷 地 供應(yīng)質(zhì)量穩(wěn)定的漿料。由于是采用三種紙漿混合抄造紙，在紙機抄造過程中，為了使由打漿設(shè)備或配料設(shè)備間斷或連續(xù)供應(yīng)的漿料能滿足紙機連續(xù)生產(chǎn)的要求， 避免 因打漿設(shè)備或配料設(shè)備暫時停機而影響紙機生產(chǎn)，就需要有一定數(shù)量的貯存漿料的設(shè)備， 即 貯漿池或成漿池。 其中裝有攪拌器對漿料進行攪拌。 其作用如下 ： （ 1） 使各臺打漿設(shè)備或配料機送來的漿料配比，濃度 、 打漿度 、 膠料 、 色調(diào)等混 年產(chǎn) 10 萬噸高級彩印新聞紙造紙車間工藝初步設(shè)計 第 7 頁 共 60 頁 合均勻。 （ 2） 防止纖維和填料發(fā)生沉淀，使供給紙機的漿料濃度穩(wěn)定。 （ 3） 貯存一部分漿料，在配料機或造紙機偶然停機時不致影響生產(chǎn)。 貯存池同時起到混合和貯存的作用 .貯存的目的是對下段工序起緩沖作用 ,當(dāng)紙料制備系統(tǒng)中 設(shè)備發(fā)生故障需要短期停機處理 ,貯存則可以不至于影響到紙料制備系統(tǒng)的連續(xù)生產(chǎn) 。 同時起到 穩(wěn)定配比、混合均勻的作用 .配漿后成漿池的大小主要取決于紙機的生產(chǎn)能力和漿料濃度。在漿料濃度為 %時，一般要求其容量能維持紙機連續(xù)生產(chǎn)的時間是：高速紙機為 30～ 60min，中低速紙機為 2～ 4h。對于要求較高的紙種，貯存池的容積應(yīng)增大一點，這樣有利于減少各種配漿、濃度和打漿度的波動，以免影響紙機生產(chǎn)和成紙質(zhì)量。 沖漿稀釋 [4] 較高的漿料濃度對紙頁的良好成型不利。由于這種原因，也由于在約 1%左右的低濃下凈化漿料和漿料除氣非常容易，故通常在漿料凈化之前把它稀釋。 稀釋漿料的最簡便方法是將濃漿料和稀釋水都送到混合箱的一個隔槽中。漿料通過一些溢流堰和擋板上下流動，進行有效 地 混合。這種裝置僅適 用于漿料流量小 、 產(chǎn)量比較低的紙機，它具有敞開式混合箱的全部缺點，即濺漿、易污染、難以保持清潔、難以保證沒有腐漿產(chǎn)生。當(dāng)紙機產(chǎn)量高，特別是當(dāng)流送系統(tǒng)必須在壓力下把漿料輸送到壓力下運轉(zhuǎn)的篩漿機和凈化設(shè)備中時，漿料的稀釋是通過把漿料和稀釋水同時送到向網(wǎng)前箱供漿的一臺漿泵的入口而達到的，這種漿泵通常稱為沖漿泵。采用沖漿泵稀釋時， 機外白水池到 沖漿泵的管路不應(yīng)水平安裝，應(yīng)有一定的傾斜度，以防止